铝 钛异种金属焊接技术
钛合金焊接方法
钛合金焊接方法
钛合金是一种重要的结构材料，在航空航天、船舶制造、医疗器械等领域有着
广泛的应用。
而钛合金的焊接技术则是其加工过程中的关键环节。
本文将介绍钛合金焊接的常见方法及其特点。
首先，常见的钛合金焊接方法包括氩弧焊、电子束焊、激光焊等。
氩弧焊是最
常用的方法之一，它利用惰性气体保护焊接区域，能够获得较高的焊接质量和成形性。
电子束焊则是利用高速电子束对焊接区域进行加热，具有热输入大、焊缝熔深、热影响区小的特点。
激光焊则是利用激光束对焊接区域进行加热，具有热输入小、焊接速度快的特点。
其次，钛合金焊接的特点包括熔化温度高、热导率低、热膨胀系数小等。
由于
钛合金的熔化温度较高，因此在焊接过程中需要采取相应的预热措施，以减小焊接热输入，避免产生过大的热影响区。
同时，由于钛合金的热导率低，焊接过程中要注意控制焊接速度，以避免产生裂纹和变形。
另外，钛合金的热膨胀系数小，需要在焊接过程中采取合适的焊接变形补偿措施，以保证焊接件的尺寸精度。
最后，钛合金在焊接过程中容易产生氧化和污染。
为了保证焊接质量，需要在
焊接过程中采取有效的保护措施，如采用纯净的惰性气体保护焊接区域，避免氧化和污染的产生。
此外，还可以采用化学清洁、机械清洁等方法对焊接前的钛合金表面进行处理，以去除氧化层和污染物，提高焊接质量。
综上所述，钛合金焊接是一项复杂的工艺，需要根据具体的应用要求选择合适
的焊接方法，并在焊接过程中注意控制焊接参数，采取有效的保护和清洁措施，以保证焊接质量和工件性能。
希望本文介绍的内容能够对钛合金焊接技术的学习和应用有所帮助。
铝合金的焊接方法
铝合金的焊接方法铝合金是一种常见的金属材料，具有轻质、强度高、导热性好等特点，在工业和日常生活中广泛应用。
而焊接是铝合金加工中常用的连接方法之一。
以下将详细介绍铝合金的焊接方法。
铝合金的焊接方法主要有氩弧焊、点焊、激光焊、摩擦焊和爆炸焊等。
其中，氩弧焊是最常用的方法。
1. 氩弧焊：氩弧焊是铝合金焊接中最常用的方法，它利用惰性气体（如氩气）保护电弧和熔融池，防止气氛中的氧气和水分污染焊接区域，并控制熔融金属的冷却速度。
在氩气的保护下，焊接过程中没有明火和烟雾产生，焊缝质量较高。
2. 点焊：点焊是利用电阻产生的热量将铝合金件连接在一起。
该方法适用于连接较薄的铝合金板材，如汽车制造中的焊接。
3. 激光焊：激光焊是使用高能量激光束将铝合金熔化，从而实现焊接。
激光焊具有焊接速度快、热影响区小和焊缝质量高等优点，适用于各种铝合金焊接。
4. 摩擦焊：摩擦焊是通过在接触面上施加压力和产生热量，将铝合金摩擦热熔融并加以压实。
该方法适用于焊接铝合金和其他金属之间的连接。
5. 爆炸焊：爆炸焊是利用爆炸产生的高温和高压将两个铝合金件连接在一起。
该方法适用于焊接较大尺寸的铝合金构件。
除了上述常见的焊接方法外，还有一些特殊的焊接方法，如熔覆焊、滚焊和冷焊等。
在进行铝合金焊接时，需要注意以下几点：1. 选择合适的焊接材料和焊接工艺，根据焊接材料的种类、厚度和焊接强度要求等因素确定焊接方法。
2. 预处理焊缝，包括去除焊接区域的氧化皮、油污和杂质，以保证焊接质量。
3. 选择合适的焊接电流和焊接速度，以避免产生焊接缺陷，如焊接裂纹和气孔等。
4. 控制焊接区域的温度，避免过热和过冷引起的焊接缺陷。
5. 使用适当的焊接保护措施，如惰性气体保护和冷却液冷却，以确保焊接质量。
总结起来，铝合金的焊接方法有多种，每种方法都适用于不同的焊接需求。
在选择和使用焊接方法时，需要考虑材料的性质、焊接强度要求和工艺条件等因素。
正确选择和使用焊接方法，可以保证焊接质量，提高铝合金制品的性能和使用寿命。
异种金属和镀层金属的焊接
(6):40～44在自制的XM H2160型线性摩擦焊机上利用先期试验优化的规范参数进行TC4线性摩擦焊接试验。
对焊后试件进行冲击试验研究,冲击试件基本沿母材断裂。
观察冲击试件的宏观和微观断口,并分析接头的金相组织。
结果表明,焊缝超细晶组织所具有的高断裂应力是焊接接头冲击韧性值高于母材的主要原因。
图13表3参320084242 控制磁场参数对钛合金窄间隙氩弧焊时焊缝成形的影响[俄]/БелоусВЮ…//Автомат.сварка.22007(4):3～6指出了厚度20mm以上钛合金窄间隙非熔化极氩弧焊的使用效果。
证明了为保证采用横向交变磁场焊接所得到的焊接接头中可靠熔合,弧区的磁感应强度必须为8～9M T。
在磁场频率10Hz下侧壁熔透深度达到最小。
图9参420084243 镍基高温合金叶片焊接修复技术的研究进展/王 刚…//焊接.22008(1):20～23镍基高温合金在整个高温合金领域内占有特殊重要的地位,它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机的最热端部件,尤其是发动机的叶片。
随着国内航空业的飞速发展,镍基高温合金叶片的先进焊接修复技术有着非常广阔的应用前景。
综述了镍基高温合金叶片焊接修复技术的研究状况,主要涉及激光熔覆、堆焊和钎焊等方法,指出了这些方法的特点、最新进展及适用性。
参1620084244 镍基合金薄板贴衬焊接技术及应用/齐秉治…//焊接.22008(1):53～57介绍了在湿法烟气脱硫技术装置中烟道与吸收塔相接处腐蚀最严重区域采用焊接镍基合金C2276薄板贴衬进行防腐的方法,并对镍基合金薄板贴衬材料的焊接性、焊接接头形式的设计、焊接工艺制订以及现场施工质量的控制要点进行了阐述和探讨。
图5表4异种金属和镀层金属的焊接20084245 Cu/A l异种金属连接的研究现状/夏春智…//焊接.22008(1):17～20异种金属接头由于具有优良的性能,因而在许多领域得到广泛的应用,也使得异种金属连接成为当今研究的热点,但铜铝焊接时脆性相的生成,使得铜铝接头的性能很难保证。
钛管焊接方法和技巧
钛管焊接方法和技巧
钛管焊接是一项复杂的工艺，需要特定的方法和技巧来确保焊接质量。
以下是钛管焊接的一些常见方法和技巧：
1. 选择合适的焊接方法，常见的钛管焊接方法包括TIG（氩弧焊）、MIG（气体保护焊）和电弧焊。
TIG焊接通常被认为是最适合焊接钛管的方法，因为它可以提供高质量的焊缝并且对操作者的技能要求较高。
2. 准备工作，在进行钛管焊接之前，需要对管道进行充分的清洁和准备工作。
这包括去除表面的氧化物和油脂，以确保焊接区域的干净和无污染。
3. 控制焊接参数，钛对氧氮等气体的敏感性很高，因此在焊接过程中需要严格控制焊接参数，如电流、电压、气体流量等，以确保焊接区域的惰性气氛和温度。
4. 使用合适的填充材料，选择合适的填充材料对于钛管焊接至关重要。
通常使用纯钛或钛合金作为填充材料，以确保焊缝与基材具有相似的性能。
5. 控制焊接速度，在进行钛管焊接时，需要控制焊接速度，以确保焊接区域的热输入均匀，避免产生裂纹或变形。
6. 质量检测，完成焊接后，需要进行质量检测，包括对焊缝进行X射线或超声波检测，以确保焊接质量符合标准要求。
总的来说，钛管焊接需要严格控制焊接参数，选择合适的焊接方法和填充材料，并进行质量检测，以确保焊接质量和安全性。
同时，操作人员需要具备专业的焊接技能和经验，以确保钛管焊接的顺利进行。
钛焊接工艺
钛焊接工艺钛是一种优质金属，在航空、航天、医疗等领域有广泛应用。
对于钛的加工，焊接是其中最为关键的工艺之一。
钛焊接工艺的高难度和高要求，使得钛焊接成为金属焊接中最具挑战性的一种。
本文将介绍钛焊接的工艺、方法、难点以及注意事项，以期为钛焊接工作者提供一定的参考和帮助。
一、钛焊接工艺钛焊接工艺包括氩弧焊、电子束焊、激光焊等。
其中，氩弧焊是最常用的一种钛焊接方法。
氩弧焊的工艺流程一般包括以下几个步骤：1.清洗钛材料表面，去除氧化物和污染物。
2.设置焊接参数，包括电流、电压、气体流量等。
3.进行试焊，调整焊接参数，达到最佳焊接效果。
4.进行正式焊接，焊接时应保持稳定的焊接速度，控制好热输入量。
5.焊接后进行后处理，包括清洗、除锈、抛光等。
二、钛焊接方法1.氩弧焊氩弧焊是钛焊接中最常用的一种方法，其工艺流程已经在上面介绍过了。
氩弧焊的优点是焊接速度快，适用于各种形状的钛材料。
缺点是需要高纯度的氩气，焊接设备复杂，成本较高。
2.电子束焊电子束焊是一种高能量密度的焊接方法，适用于较厚的钛材料。
电子束焊的优点是焊缝质量高，焊接速度快，但需要高度专业的设备和技术。
3.激光焊激光焊是一种高能量密度的焊接方法，适用于较薄的钛材料。
激光焊的优点是焊缝质量高，焊接速度快，但需要高度专业的设备和技术。
三、钛焊接难点1.氧化问题钛材料易于氧化，氧化物会影响焊接质量。
因此，在焊接前应彻底清洗钛材料表面，去除氧化物和污染物。
此外，在焊接过程中需要使用高纯度的氩气，以防止氧化。
2.热裂纹问题钛材料易于发生热裂纹，尤其是在焊接过程中温度变化较大的部位。
因此，在焊接过程中需要控制好热输入量，避免产生过大的温度梯度。
此外，还可以采用预热、后热处理等方法来减少热裂纹的发生。
3.焊缝质量问题钛焊接的焊缝质量对于钛材料的使用寿命和安全性有着至关重要的影响。
因此，在焊接过程中需要控制好焊接速度、焊接温度、焊接压力等参数，以保证焊缝的质量。
四、钛焊接注意事项1.选用合适的焊接方法和设备，根据钛材料的厚度和形状选择氩弧焊、电子束焊或激光焊等方法。
铝钢异种材料焊接研究现状与发展
铝钢异种材料焊接研究现状与发展铝钢异种材料的焊接是一种常用的重要连接方式，它是在热加工的情况下，把两种不同的金属或非金属材料经由填充材料的辅助焊接而成为一体，从而达到坚固连接、结构固定和抗外力作用的效果。
近年来，随着技术的发展和铝钢异种材料应用的增多，铝钢异种材料焊接成为一种重要的焊接方式。
本文就铝钢异种材料焊接研究现状与发展进行综述，旨在进一步发展铝钢异种材料焊接技术，为科学研究提供一定的理论基础。
一、钢异种材料焊接的基本性能铝钢异种材料焊接具有良好的工艺性能，可以实现快速焊接、结构化焊接及定位精度的控制。
同时，铝钢异种材料焊接具有一定的高温耐受性和抗腐蚀性，不易因外部温度和湿度的变化而受到影响。
有限度的改变焊缝结构可增加材料的强度和耐磨性，以及抗腐蚀性、颜色不变性等性能。
但是，由于铝钢异种材料的焊接过程中易受到外部的机械应力和温度、湿度的影响，所以必须采取一定的措施来控制这些因素。
并且由于材料的物理、化学性能不同，对焊接后材料结构形状、强度、粘接性和可靠性的要求也不同，因此在选择焊接方式和技术参数时，需要综合考虑这些因素。
二、究现状铝钢异种材料焊接的研究现状主要包括焊接技术及研究、基础研究及数值模拟、材料及材料组合研究等方面。
在发展的过程中，各种焊接方法的性能也有所提高，如单晶焊接（SMAW）、电弧焊接（MMAW）及埋弧焊接（TIG）等。
焊接参数的研究也不断深入，如焊接电流、电压、材料厚度、温度和湿度等。
相关研究成果表明，改变不同参数可以改变焊接特性，改善焊接质量和提高焊接性能。
基础研究的重点是研究焊接温度的分布情况，以及焊缝中残余应力和应变的分布状况等。
不同的焊接方式，焊接温度的分布会有所不同，也会影响焊接的质量和性能。
相关研究成果表明，如使用半结晶或全结晶焊接、无用氩气填充焊接等较新的技术可以显著改善焊接质量。
对于Ⅱ型铝钢异种材料焊接，如不锈钢/铝、铝/铁、铝/铜等，目前主要进行材料组合的研究，以及进行c温度和弹性的考察。
异种金属和镀层金属的焊接
…
究／ 宋建岭…／焊 接．２Ｏ （） ３ ～４ ／ －Ｏ ８ ５ ：７ ０
采用高温铜基 ￥ １ 焊丝 对镍 基合 金／ ２１ 不锈钢 进 错则局 限在单 个马氏体板条 内部 ， 位错运动特征为攀 行 了 Ｔ Ｇ熔嘲 ． Ｉ 焊工艺试验 ， 研究 了焊接电流 、 电弧长
２０ ５ ５ 镍合金 的窄 间隙焊接 工艺／ ０８２０ 胡义 良” ／ 电 ．／ 焊机．２ ０ ，８ ３ ：５ ６ － ０ ８ ３ （ ） ６ ￣６
现状／ 宋建岭…／ 焊接．２０ （） ６ ／ 一０ ８ ６ ：～９
铝与钢 的连接 已成 为焊接 领域 中的热 点和难点
同题 ， 电弧熔一 焊在 铝与 钢异 种 金属 连接 中受 到 了 钎 验的基础上 ， 确定 了焊 接方法 和 工艺参 数 ， 接接头 越来越广泛的重视 和研 究 。详 细分析 了铝 与钢异 种 焊 质量优 良， 成 了设 备 验收 的焊接 工 艺试 验 ， 决 了 金属 的焊接性 ， 完 解 金属间化合物层 的存在 是影 响接头性
础。图 １ Ｚ 表
２ ０ ５ ５ 环境湿 度对 Ａ ０镁 合 金 ＴＧ焊工艺 及 ０８２ １ Ｍ６ Ｉ
焊和钎焊的双重特点， 铝侧为熔焊结合， 钢侧为钎焊
结合 ， 出了镀层工 艺存在 的问题 ， 指 综述 了铝 与钢 电
弧熔钎 焊 国内外 最新 研究 进 展 ， 并对 铝与 钢 电弧熔
一
接头组 织与性 能的影 响／ 芦
通过青海某公 司 １ ｔａ离子 膜烧 碱装置 ＴＡ 万 ／ ２
热输入， 保证 焊缝成形 ， 而适 当增 大电弧长度 ， 以增 可 大电弧加热面积 ， 有利 于钎 料 的润湿铺 展 ； 通过剪 切
铝合金TIG和MIG焊接工艺简介
提高生产效率
采用焊接工艺可以大大提高铝合 金制品的生产效率，降低生产成 本。
保证产品质量
铝合金焊接工艺可以提高铝合金制 品的质量和稳定性，使其更加符合 使用要求。
铝合金焊接工艺的历史与发展
历史
铝合金焊接工艺自20世纪初开始出现，经历了手工电弧焊、气体保护焊、激 光焊等不同阶段。
MIG工艺适用于厚板、大型部件以及高强度材料的焊接。
优缺点比较
TIG工艺的优点在于其焊接质量高、 焊缝强度高、变形小，同时操作简 单、易于掌握。
MIG工艺的优点在于其焊接速度快 、焊缝强度高、变形小，同时可以 连续作业，提高生产效率。
TIG工艺的缺点在于其焊接速度较慢 ，需要熟练的操作人员。
MIG工艺的缺点在于其设备成本和 维护成本较高，需要专业的技术人 员进行操作和维护。
铝合金tig和mig焊接工艺 简介
2023-11-07
目 录
• 铝合金焊接工艺概述 • tig焊接工艺介绍 • mig焊接工艺介绍 • 铝合金tig和mig焊接工艺比较 • 铝合金tig和mig焊接实例分析 • 铝合金tig和mig焊接工艺展望
01
铝合金焊接工艺概述
铝合金的特点
密度小
铝合金的密度比钢和铜小，约为2.7 克/立方厘米，因此铝合金制品比相 同体积的钢制品轻。
焊接过程
根据需要混合使用TIG和MIG技术。例如，可以使用TIG进行精确 的起始焊接，然后使用MIG进行填充和完成焊接。
焊接特点
混合焊接可以结合两种技术的优点，提高焊接质量和效率。这种 方法在某些应用中得到广泛应用，如汽车制造、航空航天和造船 业。
06
铝合金tig和mig焊接工 艺展望
发展方向展望
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铝/ 钛异种金属焊接技术
异种材料复合构件能够最大限度利用材料各自的优点，起到“物尽其用”的效果，
获得更好的经济效益和社会效益[1]。铝/钛异种金属复合结构同时兼有铝合金密
度低、经济性好和钛合金强度高、耐腐蚀性好等优点，能够减轻结构重量、节约
能源，在航空航天、武器装备、交通运输等领域拥有广阔的应用前景，飞机机舱
散热片、机翼蜂窝夹层、座位导轨和高速列车车厢等结构均可采用铝/钛复合结
构[2]。特别是近年来，随着航空发动机和飞机结构设计对“减轻重量、提高推
重比、增加有效载荷”的要求越来越高，将铝合金与钛合金焊接形成复合结构的
需求越来越迫切。
但是，由于铝、钛都是活性金属、极易氧化，且两者之间的物理、机械性能存在
较大差别，如两者的熔点相差约800℃，两者的晶格类型、晶格参数等结晶化学
性能差异很大，铝的热导率和线膨胀系数分别是钛的16倍和3倍。因此铝/钛异
种金属的焊接性很差，接头的强度不能满足要求，铝/ 钛异种金属的焊接既是热
点也是难点，目前还没有一种成熟的工艺可以用于实际生产[3]。
铝/ 钛异种金属焊接技术现状
目前，国内外主要对铝/钛异种金属的钎焊、扩散焊、熔- 钎焊、爆炸焊等连接
方法进行了探索。康慧等[4] 以Al-11.5Si合金为基, 通过添加不同含量的Sn
和Ga元素配置成9种钎料对LF21铝合金和TC4钛合金进行了真空钎焊，结果表
明：在结合界面上生成层状脆而硬的脆性相是铝/钛钎焊时所存在的主要问题；
在钎料中加入Sn和Ga元素可有效抑制脆性相的形成、改善接头性能；当Sn和
Ga元素含量分别为10% 和0.2% 时接头的剪切强度达到67MPa。曲文卿等[5] 采
用高频感应钎焊进行了钛合金管与铝合金管的连接，由于加热时间短、脆性相来
不及产生，因而获得了力学性能和密封性能较好的接头。吕世雄等[6] 采用交流
钨极氩弧焊电弧微熔钎焊方法也实现了TC4钛合金/LF6铝合金的连接。
采用扩散焊方法能够在一定程度上克服铝/钛焊接时熔点相差较大的问题，因此
国内外学者进行了较多的研究。Yao等[7] 研究了铝/钛扩散焊接头形成机理和
焊接工艺对LF6 铝合金/TA2 纯钛异种材料扩散焊接头强度的影响规律，接头最
高剪切强度为83MPa。Sohn 等[8] 采用Al-10Si-1Mg 箔片作为中间层，对纯钛
和纯铝进行了液相扩散连接，其界面结构和元素分布如图1 所示，研究结果发
现接头中存在Ti7Al5Si12 连续金属间化合物反应层和不连续的Al12Si3Ti5 金
属间化合物，并认为Si元素可抑制界面反应、减少金属间化合物，接头剪切强
度最高为80MPa。
Lee等采用Al-10Si-Mg箔片作为夹层在580~640℃范围内对铝/钛异种金属进行
液相扩散连接时发现：接近钛合金一侧的界面反应层为Ti7Al5Si12，接近铝合
金一侧为Ti9（AlSi）23，随着温度的升高Ti7Al5Si12的厚度减小。Ren 等[通
过对钛合金表面渗铝的方法实现了铝/钛的扩散连接，接头强度可达180MPa，图
2（a）和（b）分别为扫描电镜下观察到的Ti/Al 扩散焊接头界面附近的显微组
织，可见Ti/Al 扩散焊接头区由钛侧过渡区、渗铝层、铝侧过渡区组成，钛侧
过渡区在扩散焊后形成了一层白亮合金层（厚度约3~10μm），经判定被认为是
TiAl3 和TiAl金属间化合物。
由于铝/钛异种金属焊接的难度较大，研究者尝试了“熔- 钎焊”这种新技术。
Nesterow 等[11] 进行了铝合金管与钛合金管对接的电弧熔- 钎焊技术研究，解
决了热裂纹缺陷的问题。德国不莱梅应用射线研究所采用激光熔- 钎焊技术使搭
接接头下方的铝合金熔化后与钛合金形成钎焊接头，实现了0.8mm厚Ti-6Al-4V
与1mm 厚AlMg0.4Si1.2 铝合金的搭接连接[12]。哈尔滨工业大学陈彦宾课题组
选用Al-12Si焊丝作为填充材料对铝/钛异种金属的激光熔- 钎焊进行了深入研
究，实现了厚度为1.5mm Ti-6Al-4V 钛合金和5056 铝合金板材的连接，获得了
焊接成形良好的接头（如图3所示），其抗拉强度可达铝合金母材的80%。
北京工业大学的肖荣诗等对铝/钛激光深熔钎焊工艺及接头力学性能进行了研究，
可以实现铝/ 钛异种合金的焊接，但在焊接过程中热输入量的控制较难，易造成
焊缝上、下部分的中间钛合金层熔化，与液态的铝合金发生剧烈反应，生成金属
间化合物，对接头的力学性能造成一定的负面影响。
日本大阪大学Fuji 等对铝/ 钛的惯性摩擦焊率先开展了深入研究，认为脆性相
的厚度决定了接头的力学性能，脆性相的最大临界厚度为5μm。西北工业大学
傅莉等采用电磁场作用下的摩擦焊实现了铝/钛的连接。此外，研究者还采用激
光焊、电阻焊等方法对铝/钛的焊接进行了探索。
搅拌摩擦焊技术在铝/ 钛异种金属连接中的应用
搅拌摩擦焊是一种新型的固态连接方法，基本不受被焊材料的物理化学性能、机
械性能、晶体结构等的影响，对于克服材料性能差异导致的焊接困难具有极大的
优势，从2009年开始，国外有些学者开始采用搅拌摩擦焊来连接铝/钛异种金属。
Chen 等[20] 采用搅拌摩擦焊技术实现了纯钛和Al-Si 合金的搭接连接，观察
了接头的微观组织、相结构，测试了接头的性能，结果表明，焊接接头的强度达
到Al-Si 合金母材的62%，焊接接头界面区形成了TiAl3 相。Dressler等[21] 采
用搅拌摩擦焊技术实现了Ti-6Al-4V钛合金和2024-T3 铝合金的对接焊，如图4
所示，焊接接头的抗拉强度达到铝合金母材的73%。
本文作者对LF6铝合金/TC1 钛合金异种材料搅拌摩擦焊搭接和对接接头的微观
组织结构和性能进行了研究[22-23]。采用搅拌摩擦焊对TC1钛合金和LF6铝合
金异种金属进行了搭接连接，当搅拌头旋转速度为1500r/min、焊接速度为
60mm/min 时，能获得焊缝成形良好、无孔洞和裂纹等缺陷的搭接接头（如图5
和6所示），搭接处铝合金和钛合金充分混合，形成焊核区。焊核两侧进入铝合
金中的钛合金在搅拌针的挤压下发生了弯曲，使得钛/铝紧密结合。搭接接头中
心部位的搭接界面区呈层状组织（见图7），可分为3层：靠近焊核和靠近钛合
金母材一侧的均为黑白相间的条带状组织，含有焊接过程中生成的Ti-Al金属间
化合物；夹在中间的为黑色片状组织和灰色基体上分布黑色颗粒的条带状组织，
分别是被搅入界面区的钛合金母材和钛合金母材与铝合金母材的机械混合物。
对于TC1钛合金/LF6铝合金异种金属搅拌摩擦焊的对接焊，当搅拌头的旋转速
度为750r/min、焊接速度为118mm/min、搅拌头倾角为2°时能够获得较好的焊
缝成形（图8）。搅拌摩擦焊接头中钛合金母材与焊核的界面凸凹不平、边界线
处存在白亮的颗粒，而铝合金母材与焊核的界面光滑、平整，结合良好；焊核区
组织为铝合金基体上分布着大小不等的颗粒（图9）。在扫描电镜下观察，焊核
区铝合金基体上分布的颗粒有两种类型，一种颗粒的尺寸较小、呈细长条状；另
一种颗粒尺寸较大，整体呈暗灰色、边缘有少量发亮的条带。能谱分析结果表明
两种颗粒中均有Ti-Al金属间化合物存在。钛合金/铝合金异种材料焊接时搅拌
头的磨损很严重，在焊核和铝合金母材的边界存在搅拌头磨损后脱落的颗粒。
上述研究表明，由于铝、钛的活性均较强，铝/钛搅拌摩擦焊和钎焊、扩散焊类
似，在接头中也会形成多种Ti-Al金属间化合物，使得焊缝变脆、强度降低。当
工艺参数不恰当时，在焊接过程中会出现开裂。焊接接头中脆性相的硬度较高，
一方面对搅拌头造成严重的磨损、影响焊接质量的稳定性和搅拌头寿命；另一方
面，焊缝中的缺陷也往往是由于脆性相粘着在搅拌头上、对焊缝塑性金属的流动
造成不利影响而产生的。因此，对于铝/钛异种金属的搅拌摩擦焊，目前接头强
度还无法实现与铝合金母材等强。但试验中同时发现，搅拌摩擦焊不同于钎焊、
扩散焊，脆性相不是处于材料的连接界面上，而是在搅拌针作用下随塑性金属的
流动而分布在焊缝的不同位置。
结束语
铝/钛异种金属的焊接性较差，其焊接既是热点也是难点，目前还没有一种成熟
的工艺可以用于铝/ 钛异种金属的焊接，搅拌摩擦焊作为一种新型的固态连接方
法在铝/钛异种金属连接方面具有很好的前景，但焊接过程中也会不可避免地形
成脆性相，造成接头性能不高，同时对搅拌头造成严重的磨损、影响焊接质量的
稳定性和搅拌头寿命。因此，有必要研究铝/钛异种金属搅拌摩擦焊接头中脆性
相的形成机理、分布规律及其与接头性能的相关性，并采取相应的措施控制脆性
相的形成与分布，为提高接头的强度和质量稳定性奠定基础。